Question

已知硫酸亞鐵銨晶體為淺綠色，易溶于水、不溶于乙醇，在水中的溶解度比FeSO₄和（NH₄）₂SO₄都要小；能水解；具有還原性，但比硫酸亞鐵穩定．以下是將綠礬（FeSO₄?7H₂O）、硫酸銨以相等物質的量混合可制得摩爾鹽晶體的流程圖．根據下圖回答：

（1）為處理廢鐵屑表面的油污，用10%Na₂CO₃溶液清洗，請用離子方程式表示Na₂CO₃溶液呈堿性的原因：

CO₃^2-+H₂OHCO₃^-+OH^-

．
（2）步驟1中采用傾析法分離出鐵屑，下列適合用傾析法的有

AB

：
A．沉淀的顆粒較大     B．沉淀容易沉降     C．沉淀呈膠狀    D．沉淀呈絮狀
（3）步驟2中鐵屑過量的目的是（用離子方程式表示）：

Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺

．步驟2中溶液趁熱過濾的原因是

防止溶液冷卻時，硫酸亞鐵因析出而損失

．
（4）步驟3中，加入（NH₄）₂SO₄固體后，應加熱到

溶液表面出現晶膜

時，停止加熱．需經過的實驗操作包括：

蒸發濃縮

、

冷卻結晶

、減壓過濾（或抽濾）等得到較為

干燥

的晶體．
（5）抽濾裝置的儀器有：

布氏漏斗

、

抽濾瓶

、安全瓶、抽氣泵組成．
（6）產品中Fe²⁺的定量分析：
制得的摩爾鹽樣品中往往含有極少量的Fe³⁺．為了測定摩爾鹽產品中Fe²⁺的含量，一般采用在酸性下用KMnO₄標準液滴定的方法．
稱取4.0g的摩爾鹽樣品，溶于水，并加入適量稀硫酸．用0.2mol/L KMnO₄溶液滴定，當溶液中Fe²⁺ 全部被氧化時，消耗KMnO₄溶液體積 10.00mL．
①請完成滴定過程中發生的離子方程式：

5

Fe²⁺+

1

MnO₄^-+

8H⁺

=

1

Mn²⁺+

5

Fe³⁺+

4

H₂O
②本實驗的指示劑

D

．
A．酚酞    B．甲基橙   C．石蕊   D．不需要
③KMnO₄溶液置于

酸式

（酸式、堿式）滴定管中
④終點顏色的變化：

溶液由無（淺綠）色變為淺紫色，半分鐘內不褪色，說明滴定到終點

．
⑤產品中Fe²⁺的質量分數為

14%

．
（7）在25℃時，相同物質的量濃度的（NH₄）₂ CO₃、（NH₄）₂SO₄、摩爾鹽三種鹽溶液a，b，c，其銨根離子濃度由小到大的排列順序為：

a＜b＜c

．（用a，b，c回答）

Answer 1

分析：（1）Na₂CO₃溶液中CO₃^2-水解使Na₂CO₃溶液呈堿性．
（2）沉淀的顆粒較大，靜止后容易沉降至容器底部，常用傾析法分離．
（3）防止Fe²⁺被氧化為Fe³⁺．
步驟2中溶液趁熱過濾防止溶液冷卻時，硫酸亞鐵因析出而損失．
（4）步驟3中，加入（NH₄）₂SO₄固體后，溶液表面出現晶膜時，停止加熱，采取蒸發濃縮、冷卻結晶方法，通過減壓過濾（或抽濾）等得到較為干燥的晶體．
（5）抽濾裝置的儀器有布氏漏斗、抽濾瓶、安全瓶、抽氣泵等組成．
（6）①Fe²⁺→Fe³⁺，鐵元素化合價升高1價；MnO₄^-+→Mn²⁺，錳元素降低5價，化合價升降最小公倍數為5，故Fe²⁺系數為5，MnO₄^- 系數為1，根據元素守恒配平Mn²⁺與Fe³⁺系數，根據電荷守恒可知缺項為H⁺，并確定其系數，進而確定水的系數．
②MnO₄^-為紫色，當滴入最后一滴KMnO₄溶液，紫色不褪去，說明滴定到終點．
③KMnO₄溶液具有強氧化性，應放置在酸式滴定管中．
④溶液由無（淺綠）色變為淺紫色，半分鐘內不褪色，說明滴定到終點．
⑤根據關系式5Fe²⁺～MnO₄^-，計算4g產品中Fe²⁺的物質的量，進而計算Fe²⁺的質量，再根據質量分數定義計算．
（7）（NH₄）₂SO₄溶液中只有NH₄⁺水解，（NH₄）₂ CO₃溶液中NH₄⁺、CO₃^2-相互促進水解，摩爾鹽溶液中Fe²⁺，水解呈酸性，抑制NH₄⁺水解，NH₄⁺水解程度越大，NH₄⁺濃度越小．

解答：解：（1）Na₂CO₃溶液中CO₃^2-水解CO₃^2-+H₂OHCO₃^-+OH^-，使Na₂CO₃溶液呈堿性．
故答案為：CO₃^2-+H₂OHCO₃^-+OH^-．
2）沉淀的顆粒較大，靜止后容易沉降至容器底部，常用傾析法分離．沉淀呈膠狀或絮狀，靜止后不容易沉降，不能采取傾析法分離．
故選：AB．
（3）Fe²⁺易被氧化為Fe³⁺，氧化的Fe³⁺與Fe發生反應Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，防止Fe²⁺被氧化為Fe³⁺．
步驟2中溶液趁熱過濾防止溶液冷卻時，硫酸亞鐵因析出而損失．
故答案為：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺；防止溶液冷卻時，硫酸亞鐵因析出而損失．
（4）步驟3中，加入（NH₄）₂SO₄固體后，溶液表面出現晶膜時，停止加熱，采取蒸發濃縮、冷卻結晶方法，通過減壓過濾（或抽濾）等得到較為干燥的晶體．
故答案為：溶液表面出現晶膜；蒸發濃縮、冷卻結晶、干燥．
（5）抽濾裝置一般由布氏漏斗、抽濾瓶、安全瓶、抽氣泵等組成．
故答案為：布氏漏斗、抽濾瓶．
（6）①Fe²⁺→Fe³⁺，鐵元素化合價升高1價；MnO₄^-+→Mn²⁺，錳元素降低5價，化合價升降最小公倍數為5，故Fe²⁺+系數為5，MnO₄^- 系數為1，根據元素守恒可知Mn²⁺與Fe³⁺系數分別為1、5，根據電荷守恒可知缺項為H⁺，H⁺其系數為2+3×5-[2×5-1]=8，根據H元素守恒可知H₂O系數是4，所以反應離子方程式為5Fe²⁺+1MnO₄^-+8H⁺=1Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O．
故答案為：5、1、8H⁺、1、5、4．
②MnO₄^-為紫色，當滴入最后一滴KMnO₄溶液，紫色不褪去，說明滴定到終點，故不需要外加指示劑．
故選：D．
③KMnO₄溶液具有強氧化性，強氧化性可以腐蝕橡膠管，使用時通常加酸，故應放置在酸式滴定管中．
故答案為：酸式．
④溶液由無（淺綠）色變為淺紫色，半分鐘內不褪色，說明滴定到終點．
故答案為：溶液由無（淺綠）色變為淺紫色，半分鐘內不褪色，說明滴定到終點．
⑤令4g產品中Fe²⁺的物質的量為xmol，則：
5Fe²⁺～～～～～～MnO₄^-，
 5                1
 xmol      0.01L×0.2mol/L                 
所以x=

0.01L× 0.2mo1/L ×5

1

=0.01mol．
所以4g產品中Fe²⁺的質量0.01mol×56g/mol=0.56g．
所以4g產品中Fe²⁺的質量分數為

0.56g

4g

×100%=14%．
故答案為：14%．
（7）（NH₄）₂SO₄溶液中只有NH₄⁺水解，（NH₄）₂ CO₃溶液中NH₄⁺、CO₃^2-相互促進水解，摩爾鹽溶液中Fe²⁺，水解呈酸性，抑制NH₄⁺水解．三種鹽溶液的濃度相同，NH₄⁺水解程度越大，NH₄⁺濃度越小，所以三種鹽溶液中NH₄⁺離子濃度由小到大的排列順序為：（NH₄）₂ CO₃＜（NH₄）₂SO₄＜摩爾鹽，即a＜b＜c．
故答案為：a＜b＜c．

點評：本題以莫爾鹽的制備為載體，考察鹽類水解、氧化還原反應、氧化還原反應滴定應用、物質分離提純等有關實驗操作以及在新情境下綜合運用知識解決問題的能力．題目有一定的難度．注意基礎知識的全面掌握．